平面连杆机构的工作特性-【新闻】发电机

平面连杆机构的工作特性

平面连杆机构传递和变换运动与力的性能可以通过其运动特性和传力特性加以表征。了解这些特性，对于正确选择平面连杆机构的类型、进而进行机构设计具有指导意义。本节以四杆机构为例，介绍其主要工作特性。

2 转动副为整转副的充分必要条件

连杆机构中某个转动副是否为整转副取决于各构件之间的相对长度关系。考虑到机构中任意两构件之间的相对运动关系与其中哪个构件为机架无关，故可针对连杆运动链分析转动副为整转副的充分必要条件。

图示铰链四杆运动链，各构件长度分别为a、b、c、d，转动副分别为A、B、C、D。由图可知，各构件之间能相对运动的几何条件为任一构件的长度必须小于其他三个构件长度之和。若最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，则此长度关系称为杆长之和条件。

铰链四杆机构

可得如下一般结论：铰链四杆运动链中，某一转动副为整转副的充分必要条件是组成该转动副的两构件中必有一个构件为最短构件，且四个构件的长度满足杆长之和条件。

在铰链四杆运动链中，如果四个构件的长度不满足杆长之和条件，则四个转动副均为摆动副，从而无论取哪个构件为机架，均得双摇杆机构。

如果铰链四杆运动链中四个构件的长度满足杆长之和条件，且其中一个构件的长度小于其他三构件中任一构件的长度，则该最短构件所联接的两个转动副均为整转副，另两个转动副均为摆动副。此时，若取最短构件作为机架，则得双曲柄机构；而取最短构件的任一相邻构件作为机架，则得曲柄摇杆机构；又若取最短构件的对边构件为机架，则得双摇杆机构。

铰链四杆机构

如果铰链四杆机构运动链中有两个构件长度相等且均为最短，则根据杆长之和条件可知：若另外两个构件长度不相等，则不存在整转副；若另外两个构件长度也相等，则当两最短构件相邻时，有三个整转副，当两最短构件相对时，有四个整转副。

含一个移动副四杆机构

对于图示由一个移动副和三个转动副组成的偏置四杆运动链，有关运动尺寸标于构件旁。由图可知，各构件之间能相对运动的几何条件为a+b＞e。可以证明：转动副B为整转副的充分必要条件为|a-b|≥e；转动副A为整转副的充分必要条件为a+e≤b；转动副C为整转副的充分必要条件为b+e≤a。显然，当e=2时，B一定是整转副。

含一个移动副的偏置四杆运动链

对于含一个移动副的偏置四杆运动链，根据构件尺寸相对关系的不同，取不同构件为机架时所得机构类型见表7.2。表7.2 含一个移动副四杆机构主要类型

几何条件整转副作为机架的构件所得机构名称a+e≤bA、B2转动导杆机构2曲柄摇块机构3移动导杆机构4曲柄滑块机构b+e≤aB、C2摆动导杆机构2曲柄转块机构3曲柄导杆机构4摇杆滑块机构|a-b|＜e无2双摇杆机构2摇杆摇块机构3摇杆导杆机构4摇杆滑块机构

2 行程速度变化系数

对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对于机架作往复运动的连杆机构，从动件正行程和反行程的位移量相同，而所需的时间一般并不相等，因此从动件正反两个行程的平均速度也就不相等。这种现象称为机构的急回特性。为反映机构急回特性的相对程度，引入从动件行程速度变化系数，用K表示，其值为

在图示曲柄摇杆机构中，曲柄2和连杆2重叠共线的AB2和拉直共线的AB2分别对应于从动件的两个极限位置C2D和C2D，矢径AB2和AB2将以A为圆心、a为半径的圆分割为圆心角不等的两部分，其中圆心角大者用f2表示，小者用f2表示，并设

可得

若曲柄以匀速转过f2和f2对应的时间分别为t2和t2，从动件摆角为y，则根据行程速度变化系数的定义，有

或

因此，机构的急回特性也可用q角来表征。由于q与从动件极限位置对应的曲柄位置有关，故称其为极位夹角。对于曲柄摇杆机构，极位夹角即为∠C2AC2，其值与机构尺寸有关，可能小于922，也可能大于922，一般范围为[22，2822)。

从动件慢行程的运动方向不仅与曲柄转向有关，而且还与构件尺寸有关。根据K及从动件慢行程摆动方向与曲柄转向的异同，曲柄摇杆机构可分为以下三种型式：

I型曲柄摇杆机构K＞2，且摇杆慢行程摆动方向与曲柄转向相同，如图a所示。其结构特征为A、D位于C2、C2两点所在直线t-t的同侧，构件尺寸关系为a2+d2＜b2+c2，如图a所示。

II型曲柄摇杆机构K＞2，且摇杆慢行程摆动方向与曲柄转向相反，如图b所示。其结构特征为A、D位于直线t-t的异侧，构件尺寸关系为a2+d2＞b2+c2，如图b所示。

III型曲柄摇杆机构K=2，摇杆无急回特性。其结构特征为A、C2、C2三点共线，构件尺寸关系为a2+d2=b2+c2，如图c所示。

原动件作定轴转动，从动件相对于机架作往复运动的四杆机构除曲柄摇杆机构外，还有曲柄滑块机构和摆动导杆机构等。对于图示曲柄滑块机构，极位夹角为∠C2AC2，其值与机构尺寸有关，但一定小于922。滑块慢行程的运动方向不仅与曲柄转向有关，而且还与移动副导路的偏置方向有关，如图a、b所示。当e=2时，q=22，即对心曲柄滑块机构不存在急回特性。

曲柄滑块机构的急回特性

摆动导杆机构的极位夹角，其取值范围为

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